A ritka földek csúcsa

Ha az olvasó egy science-fiction elbeszélést vár e cím után, akkor sajnos csalódni fog, de csak részben. A ritka földek (rare earths) egy része ugyanis, amelyekről ebben a bejegyzésben szó lesz, kozmikus eredetű, azaz meteoritok becsapódása révén került a Földre, és ez meg is meg is magyarázza, miért olyan ritkák. Olyan anyagokról van szó, mint a lantán, a neodímium, a gallium, a kadmium, az indium, a germánium, a tungsztén, a szelén, a rénium, a tellúrium, a tórium és még néhány hasonló. Ezeket az anyagokat az elektrotechnikában, az orvosi műszergyártásban és a haditechnikában használják, szupervezetők, LED-ek és még sok minden más előállítására, amelyek nélkül mai életünk elképzelhetetlen lenne. A ritka földeknek ezen kívül a jövő technikájában is fontos szerepet szánnak. 

Csakúgy, mint az olaj esetében, ezeknek az anyagoknak a kitermelése is általában egy haranggörbét ír le, azaz a termelés bővülés egy idő után eléri a csúcsát, majd kérlelhetetlenül csökkenni kezd. A kérdés tehát az, hol tartanak a ritka földek most? A téma jelentősége miatt fontosnak érzem, hogy írjak róla, de kérem a tisztelt Olvasót, vegye figyelembe, hogy finoman szólva nem vagyok szakértője ennek a témának, ezért minden javításért vagy kiegészítésért hálás leszek. Ami most következik, az elsősorban Antonio Turiel „A ritka földek háborúja“ és „A réz problémája“ c. elemzésein alapul. 

Mivel ezek az anyagok rendkívül ritkák, nincsenek olyan bányák, amelyek csak egy anyag kitermelésére szakosodtak volna, hanem valamilyen más, gyakrabban és nagyobb mennyiségben előforduló anyag kitermelésének melléktermékeként jutnak a felszínre. A gallium például az alumínium, a kadmium a cink, a szelén pedig a molibdén bányászásának mellékterméke. 

A ritka földekkel három probléma van. 

1. Az elsődleges fémek, amelyeknek a kitermeléséhez kapcsolódnak, nem állnak rendelkezésre korlátlanul, sőt van köztük olyan, pl. a molibdén vagy az ólom, amely már túl van kitermelésének csúcsán, azaz a velük együtt kitermelt ritka földek mennyisége is csökkenni fog. 

2. A ritka földek maguk is rendkívül korlátozott mennyiségben fordulnak elő. Például a gallium mennyiségét mindössze 95 tonnára, a réniumét 57 tonnára becsülik. 

3. A ritka földek 97%-át Kína ellenőrzi. 

Az első két problémán nem áll módunkban változtatni. A ritka földek újrafelhasználása a leselejtezett gépekből enyhíthet valamit a helyzeten, de sok esetben ezek az anyagok annyira elhasználódnak, hogy nem lehet őket újrafelhasználni. Az újra használhatóvá tétel pedig nagyon drága és energiaigényes folyamat. A harmadik problémán lehet elvileg segíteni, de csak háború árán, amit remélem, nem akar senki. 

A fent vázolt tényezőkből kifolyólag a ritka földek ára hatalmas emelkedésen ment keresztül az elmúlt években. Az emelkedés bizonyos esetekben elérte a 300%-ot is, amihez képest az olaj kb. kétszeres áremelkedése nem is számít olyan magasnak. Ennek az a következménye, hogy számos áru, például a számítógépek egyre drágábbak lesznek. Ezt a folyamatot felerősíti, hogy közben a vásárlóközönség pénztárcája is egyre vékonyabb. 

Egy másik fontos következmény az, hogy a ritka földek szűkössége gátat szab bizonyos új technológiák széles körű bevetésének. Gyakran hallani például, hogy „elég lenne egy Magyarországnyi területet telerakni napelemmel a Szaharában, és mindjárt megoldódnának Európa energiagondjai“, és hasonló kijelentéseket. A gond csak az, hogy a napelemekhez a mai technológia alapján tellúriumra van szükség, és ebből biztosan nem áll majd annyi rendelkezésre, amennyi a vizionált hatalmas szaharai napelemmezőkhöz kell (hogy egy másik, nem kevésbé súlyos problémáról, a napenergia túlságosan alacson EROEI-jéről ne is beszéljünk). A hibrid hajtású autókban, így pl. a Toyota Priusban járművenként 1 kg neodímiumot és 10 kg lantánt használnak fel. A szélturbinák szintén ritka földekkel készült mágnesekkel működnek kellően nagy hatásfokon. A legnagyobb turbinák 2 tonnás mágnesekkel működnek, amelyeknek mintegy 12%-át teszik ki a ritka földek (ld. bővebben a Physics Today már idézett cikkét). 

Ezen kívül vannak még olyan anyagok, amelyek ugyan nem számítanak a ritka földek közé, de kitermelésük nagyon közel jár a csúcshoz, és az utóbbi években nagy áremelkedésen mentek keresztül. Az elektromos autóról szóló bejegyzésben említettem már, hogy a véges mennyiségben és világszerte csak néhány lelőhelyen elérhető, de egyelőre semmi mással nem helyettesíthető lítium hiánya lesz valószínűleg az elektromos hajtás elterjedésének legfontosabb gátja. 

Bár szó van új bányák nyitásáról és új technológiákról egyes ritka földek helyettesítésére, de ezek egyelőre nincsenek elég előrehaladott állapotban ahhoz, hogy egy hirtelen bekövetkező politikai vagy geológiai okú ellátási sokkot enyhíteni tudna. 

A ritka földeken kívül van még egy nélkülözhetetlen fém, amely szintén nem áll rendelkezésre korlátlanul. A rézről van szó, amelyet az emberiség ősidők óta használ, ma pedig nélkülözhetetlen az elektromos vezetékek előállításához. A könnyen és olcsón kitermelhető rezet már régen kitermeltük. Hogy ma milyen nehéz a réz bányászata, arra jó példa a Utah állambeli Bingham Canyon bányája, amelyben egy 3 km átmérőjű és több száz méter mély kráterből bányásszák a rezet, amelynek a koncentrációja rendkívül alacsony egy tonna kőzetet kell kibányászni és összetörni ahhoz, hogy kinyerjenek 2 kg rezet. Mindez gázolaj meghajtású gépekkel történik, amelynek a növekvő ára még magasabbra fogja hajtani a réz árát. Nézzék meg a réz árának alakulását mutató a grafikont. Kísértetiesen hasonlít az olajár alakulására (a mély szegénység mellett ez is lehet az oka, miért lopnak annyi vasúti kábelt Magyarországon): 

Szakértők számításai szerint a kitermelés jelenlegi üteme mellett 26-40 éven belül kiemrülnek a világ rézkészletei. Mivel azonban csakúgy mint a kőolaj esetében geológiai és gazdasági tényezők miatt sohasem lehet 100%-ban kiaknázni a Földben rejlő készleteket, a rézkitermelés csúcsa valószínűleg igen közel van. A réz esete annyiban kedvezőbb az olajénál, hogy a rezet újra lehet hasznosítani. Ez azonban pénzt, munkaerőt és energiát igényel, ami az árakat tovább hajtja majd felfelé. 

A modern ipar ellátása ritka földekkel és a rézzel tehát nagyon súlyos kihívások előtt áll, és ez gátat fog szabni a megújuló erőforrások bevetéséről és a digitalizált high-tech világról szóló álmok megvalósításának is. Mindez párosulva az olajtermelés visszaesésével egy low-tech világot vetít előre. 

Tudják, a mai napig min írja Woody Allen a filmjeinek forgatókönyveit? Egy Perkeo típusú írógépen! Kb. száz éves német gyártmány, de még sokáig működni fog. Lehet, hogy ez a jövő?